Расчет кинематических параметров механизма

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача 1

По заданной схеме выполнить:

Структурный анализ механизма.

Кинематический анализ механизма.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Исходные данные:

щ1 = 18 рад/с

ц = 120 град.

?AB = 0,12 м

?BC = 0,30 м

?CD = 0,36 м

Решение:

Структурный анализ механизма.

Цель анализа - изучение строения механизма и определение его класса.

Построение кинематической схемы механизма:

Классификация кинематических пар

№ кинемат. пары	Обозначение	Наименов. звена	Вид и класс пары
1	А	- 1	Вщ - Н - V
2	В	1 - 2	Вщ - Н - V
3	С	2 - 3	Вщ - Н - V
4	D	3 -	П - Н - V

Вщ - вращательное движение.

Н - низшая кинематическая пара.

П - поступательное движение.

Определение степени подвижности механизма (по формуле Чебышева)

W = 3 · n - 2 · p V - p IV

где n - число подвижных звеньев механизма;

pX - число кинематических пар соответствующего класса.

Для данной схемы: n = 3, p V = 4, p IV = 0 .

Отсюда

W = 3 · 3 - 2 · 4 - 0 = 1

Следовательно, конструкция является механизмом и для его работы достаточно задать закон движения только одному звену.

Анализ структуры механизма:

W01= 3 · n - 2 · p V - p IV

W01= 3 · 1 - 2 · 1 - 0 = 1

Следовательно, механизм I класса (начальный механизм).

W23 = 3 · n - 2 · p V - p IV

W23 = 3 · 2 - 2 · 3 - 0 = 0

Следовательно, группа звеньев 2-3 является группой Ассура (неподвижной) - механизм II класса по Артоболевскому.

Определение класса механизма

Класс механизма определяют по наивысшему классу входящих в его состав структурных групп, соответственно механизм на рис. 1 относится к II классу.

I (; 1) II (2; 3)

Задача 2

Цель анализа - определение характера движения, линейных и угловых скоростей и ускорений звеньев и механизмов.

Построение плана механизма

Планом механизма называется кинематическая схема, выполненная в масштабе. Вычисляем масштабный коэффициент

k? =

k? = = 0,001

BC = = = 300 мм

Определение линейных скоростей:

VA = VD = 0

VB = щ1· ?AB = 18· 0,12 = 2,16 м/с

Вычисляем масштабный коэффициент:

kV = = = 0,04

Из плана скоростей находим:

VC/D = VC = PV c · kV = 56 • 0,04 = 2,24 м/с

VC/B = c b · kV = 28 • 0,04 = 1,12 м/с

VS= PVS1 · kV = 27 · 0,04 = 1,08 м/с

VS= PVS2 · kV = 53 · 0,04 = 2,12 м/с

VS= VC = 2,24 м/с

Определение угловых скоростей

щ1 = 18 рад/с

щ2 = = = 3,73 рад/с

щ3 = 0

Определение линейных ускорений

бA = бD = 0

бB = = щ12 ? ?AB = 324 • 0,12 = 38,88 м/с2

= = = 4,18 м/с2

Вычисляем масштабный коэффициент:

Pab = 60 мм

kб = = = 0,65

тогда длина отрезка bn, изображающего вектор ускорения , составит:

bn = = = 6,43 мм

Из плана ускорений находим:

бC = = Pб C · kб = 19 • 0,65 = 12,35 м/с2

= nc · kб = 53 • 0,65 = 34,45 м/с2

бC/В = bc · kб = 53 • 0,65 = 34,45 м/с2

бS= PS1· kб = 30 • 0,65 = 19,5 м/с2

бS= PS2· kб = 36 • 0,65 = 23,4 м/с2

бS = бC = 12,35 м/с2

Определение угловых ускорений

е1 = 0, т.к. щ1= const

е2 = = = 114,83 рад/с2

е3 = 0

Задача 3

Схема тормозного устройства, состоящего из тормозного барабана (1), тормозных колодок (2), тормозной ленты (3) и рычага (4).

Требуется:

Рассчитать наибольшее тормозное усилие Р в тормозном устройстве и подобрать размеры поперечного сечения тормозной ленты, а также количество заклепок на ней.

Исходные данные:

Тормозной момент Т = 7000 Н·м;

Диаметр тормозного барабана D = 0,7 м;

Размеры рычага: a = 0,35 м; b = 0,75 м;

Размеры плеч тормоза: ?1 = 0,5 м; ?2 = 0,4 м;

Величина допустимых напряжений среза заклепок [фср ] = 140 МПа;

Величина допустимых напряжений смятия [ = 320 МПа;

Величина допустимых напряжений на разрыв ленты [ = 160 МПа;

Диаметр заклепки d = 8мм;

Коэффициент трения тормозной колодки о барабан ѓ = 0,32

Решение:

Определение реакции в колодке:

Размещено на http://www.allbest.ru/

N = = = 62500 Н

Определение реакции опор:

? MA = N · ?1 - R · (?1 + ?2) = 0,

Отсюда

R = = = 34722 H

? MB = S · ( ?1 + ?2 ) - N · ?2 = 0,

Отсюда

S = = = 27778 H

Определение тормозного усилия:

? М0 = R · a - P · (a + b) = 0,

Отсюда

P = = = 11048 H

Определение количества заклепок:

n = ? 3,95 ;

принимаем n = 4 штуки.

Определение минимальной толщины тормозной ленты:

t = ? 2,71 мм ;

принимаем t = 3мм.

Определение ширины тормозной ленты:

принимаем h = 90 мм

Задача № 4

На представленной схеме - привод общего назначения, состоящий из электродвигателя, ременной передачи и одноступенчатого цилиндрического редуктора.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Требуется:

1. Выполнить расчет и разработать компоновочный эскиз редуктора;

2. Определить кинематические параметры привода;

3. Определить межосевое расстояние редуктора;

4. Определить геометрические параметры зубчатой передачи;

5. Определить силы, действующие в зубчатом зацеплении;

6. Выполнить предварительный расчет валов;

7. Подобрать подшипники качения

8. Разработать и выполнить компоновочный эскиз редуктора.

Исходные данные:

Мощность Pвых = 2,3 кВт;

Частота nвых =500 об/мин;

Передаточное число Up = 3;

Угол наклона линии зуба = 10 град;

Допустимое контактное напряжение для стали [] = 450 МПа;

Твердость по методу Бринелля НВ = 280.

Решение:

Определение КПД привода:

зПР = зРП · зПОДШ · зПОДШ · зЗП

где зРП = 0,95; зПОДШ = 0,99; зЗП = 0,98.

зПР = 0,95 · 0,99 · 0,99 · 0,98 = 0,912

Подбор стандартного электродвигателя:

РДВ ? 2,52 кВт

выбираем стандартный двигатель с характеристиками:

РДВ = РI = 3.0 кВт

nДВ = nI = 2850 об/мин

Расчет передаточных чисел ступеней привода:

UПР = U14 = = = = 5,7

UРП = U12 = = = = 1,9

Определение частоты вращения валов:

nII = = = 1500 об/мин

nIII = = = 500 об/мин

Определение мощности на валах:

РI = РДВ = 3,0 кВт

PII = РI · зРП · зПОДШ = 3,0 · 0,95 •0,99 = 2,822 кВт

PIII = PII · зПОДШ · зЗП = 2,822 · 0,99 · 0,98 = 2,738 кВт

Определение крутящих моментов на валах:

TI = 9550· = 9550 · = 10,053 H·м

TII = 9550· = 9550 · = 17,967 H·м

TIII = 9550· = 9550 · = 52,296 H·м

Проверка:

= U14

= 5,7

Определение межосевого расстояния:

бW34 ? ( U34 + 1 ) · ,

где

КМ= 8500 при > 0; = 1,07 при > 0; = 1,12 ; = 0,25; =450 МПа.

бW34 ? ( 3 + 1 ) · ? 85,97 мм

принимаем стандартное значение бфW34 = 90 мм

Определение модуля зацепления:

m34 = (0,01…0,02) · бW34 =(0,01…0,02) · 90 = (0,9…1,8) [мм]

принимаем стандартное значение модуля m34 = 1,5 мм

Определение суммарного числа зубьев передачи:

Z? = = = 118 шт.

Определение фактического значения угла :

cos ф = == 0,983

= 10,58 град

Определение числа зубьев шестерни:

Z3 = = = 30 шт.

Определение числа зубьев колеса:

Z4 = Z? - Z3 = 118 - 30 = 88 шт.

Определение фактического значения :

= = = 2,933

Определяем погрешность:

д = · 100 ? 2,5 %

д = • 100 % = - 2,23 % , допускается.

Определение размеров зубчатых колес:

- диаметры делительных окружностей:

d3 = == 45,78 мм

d4 = ==134,28 мм

- диаметры окружностей выступов:

dб3 = d3 + 2 · m34 = 45,78 + 2 · 1,5 = 48,78 мм

dб4 = d4 + 2 · m34 = 134,28 + 2 · 1,5 = 137,28 мм

- диаметры окружностей впадин:

dѓ3 = d3 - 2,5 · m34 = 45,78 - 2,5 · 1,5 = 42,03 мм.

dѓ4 = d4 - 2,5 · m34 = 134,28 - 2,5 · 1,5 = 130,53 мм

- ширина венца колеса:

b4 = Шba · бW34 = 0,25 · 90 = 22,5 = 23 мм

- ширина венца шестерни:

b3 = b4 + 4…5 мм = 23 +5 = 28 мм

Проверка:

= 0,5 · ( d3 + d4 )

( 45,78 + 134,28 ) •0,5 = 90,03 ? 90

Определение сил в зубчатом зацеплении:

- окружная:

Ft = = = 779 H

- радиальная:

Fr = = = 288 Н ,

кинематический зубчатый чебышев

где б = 20 град

- осевая:

FA= Ft • tan вф = 779 • 0,187 = 146 Н

Предварительный расчет валов: [фкр] = 25 МПа

- диаметр входного конца вала II

15,4 мм

Принимаем размеры диаметров валов по ГОСТ 6636-69

Вал	Входной- выходной	под подшипники	под колеса
II	16	20	25
III	22	25	30

Подбор подшипников

Вал	№ подш.	d,мм	D,мм	B,мм
II	204	20	47	14
III	205	25	52	15

Размещено на http://www.allbest.ru/

Компоновочный эскиз редуктора.

Размещено на Allbest.ru

...